Присъединяването на Русия към СТО, премахвайки изкуствените ограничения и защитни бариери, разкрива основния проблем на руското животновъдство: слабост хранителна база. Основната причина за това е климатът.

Русия е най-северната от великите сили; продължителността на селскостопанската година е значително по-кратка, отколкото във всяка страна в Европа или Америка. В прединдустриалната епоха това доведе до факта, че по-голямата част от селския добитък в Русия се отглеждаше не за месо или мляко, а за тор. Отглеждане на тор - такова интересно явление е имало в царска Русия. В СССР успехите на агрономията и агрохимията доведоха до създаването на промишлено животновъдство, но проблемът с фуража не беше решен; добитъкът беше хранен с 90% фуражно зърно с ниско съдържание на протеини, недостатъчно богат на аминокиселинен състав и по-специално , лизин, за разлика от бобовите култури, особено от соята . Русия никога не е имала недостиг на собствена соя поради естествени причини - тя е топлолюбиво и южно растение. Дори в края на 80-те години повече от 42 процента от всички концентрирани фуражи са били използвани в непълна (небалансирана) форма, а друга четвърт е била небалансирана по отделни компоненти. Освен това през 2010 г. повече от половината от общото количество зърно, предназначено за фураж, е използвано непреработено. Следователно потреблението на зърно на тон фураж в СССР е повече от два пъти по-високо, отколкото в Холандия, а степента на превръщане на фуража в животински протеини достига 8. съвременна РусияПрез последните години на базата на вноса на западни технологии бяха създадени най-новите свиневъдни и птицевъдни комплекси, няколко най-големите комплексиза едър рогат добитък, но въпросът с фуража все още не е решен. Ако най-добрите западни производители постигат коефициент на преобразуване 2,2-2,5, то най-добрите руски достигат до „малко повече от три“, а Министерството на земеделието използва цифрата „5“ за изчисления. В същото време не можем да се конкурираме със западните производители на месо поради по-евтината паша на добитъка на открито (както правят Бразилия и Аржентина) - напротив, продължителността на зимните жилища в Русия е по-дълга, отколкото в западните страни.

Очевидно при равни други условия (които всъщност не са) - при еднакво ниво на управление, технология, обучение на персонала, контрол на качеството и т.н. – Руското животновъдство ще загуби конкуренцията на западното поради фуражи, чиято цена е 70% от крайната цена на месото и млечните продукти. И в същото време Русия няма възможност да реши „фуражния въпрос“ в рамките на традиционните подходи. Фуражното зърно, което имаме в изобилие, в естествен вид не е подходящо за балансиран фураж, соята никога няма да расте у нас така, както расте в САЩ или Бразилия. Следователно перспективите, които се откриха след влизането в СТО, плашат нашите животновъди. Най-големите местни производители - Cherkizovo, Miratorg и други - вече са започнали борбата за повишаване на ефективността на производството.

Тази борба, водена в рамките на традиционния път на развитие на животновъдството, е обречена от стратегическа гледна точка. В Русия е невъзможно да се отглежда достатъчно соя, която да замени фуражното зърно. Невъзможно е да се създаде силна, конкурентна животновъдна индустрия на световния пазар на базата на вносна соя и соев шрот, тъй като потреблението на соя в света нараства с ускорени темпове. Първо, Китай поглъща все повече и повече. Второ, все повече растителни фуражи се използват за производство на биогорива. И накрая, невъзможно е да се създаде модерен фураж на базата на фуражни зърна, като просто се добавят липсващите аминокиселини към него - в сравнение със соевия фураж, такъв фураж все още ще бъде по-скъп и следователно месото, получено от тях, ще бъде по-малко рентабилно.

Ето защо СССР се опита да поеме по нетрадиционен път, създавайки алтернативен растителен източник на фуражен протеин, като го получи чрез микробиологични методи на базата на петролни парафини. Това беше грандиозен проект, сравним по важност с ядрения, но не беше завършен и в годините на перестройката беше първият унищожен - дори преди нашите ракети и нашия подводен флот.

Но пътят, проправен от лабораториите и заводите на Министерството на микробиологичната промишленост на СССР, остана. И това е единственият шанс на Русия да създаде конкурентоспособно животновъдство на отворен пазар на СТО.

Микробиологичната индустрия - пътят към светлото бъдеще

Не става въпрос за повтаряне на съветския опит с производството на фуражен протеин от петролни парафини. От 1960-1970 г. петролът стана значително по-скъп, екологичните изисквания за производство станаха по-строги и микробиологията направи крачка напред. За получаване на един тон протеин са необходими 2,5 тона въглеводороди, което е нерентабилно при цена на петрола от $110 за барел. Затова вместо дълбоката ферментация на водна основа, използвана при производството на паприн, съвременната микробиология предлага различни методитвърдофазна ферментация на биомаса от органичен произход (растителни остатъци, отпадъци от хранително-вкусовата промишленост и др.). Например пивоварството сега е много развито в Русия, руският ечемик се използва за производство на бира - един от неефективните фуражи, а остатъкът след варенето е ценен субстрат за преработка чрез микробиологични методи във фуражен протеин. От него е напълно възможно да се произвеждат комбинирани фуражи, които са конкурентни по цена и качество на фуражи, създадени на базата на вносно соево брашно.

За да се преобразуват руски фуражни зърнени култури - нискокачествена пшеница, ръж, ечемик и др. - както и рапица, слънчоглед, пулп от цвекло и др., използвани като неефективни заместители на соята слаба точкафуражната база на руското животновъдство в нейната основа - необходимо е да се премине през микробиологичната индустрия.

Това не е евтино удоволствие. Цената на микробиологична инсталация започва от 5 милиарда рубли, а цената на „хардуера“ - оборудване - и цената на „науката“ - щам на микроорганизъм, който всъщност ще преработи отпадъците в желаните продукти - са приблизително еднакви . Фармакологичното направление на микробиологията е още по-скъпо. За да доведат едно лекарство от етапа на молекулата до патентовано лекарство, на гигантите на световната фармакология са необходими 10-15 години и около един милиард долара. В Русия няма нито една компания, способна да направи това. След като преди трийсет години беше взето решение за отказ от държавна подкрепа за микробиологичната индустрия, страната ни изпадна от глобалния процес на развитие на биотехнологиите. Заводите за производство на фуражен протеин бяха унищожени, заводите за хидролиза изкараха мизерно съществуване, произвеждайки фалшифицирани алкохолни напитки, но през последните години и те започнаха да затварят поради затягане на държавната политика в областта на контрола върху алкохола. Оцелелите институти и лаборатории продължават изследванията, но резултатите от тези изследвания не се комерсиализират, тъй като те не инвестират в разработването на нови продукти на пазара и не са в състояние да се конкурират с водещите световни компании при „равни възможности“. ” основа. Производството на биотехнологични продукти се извършва на малки партиди, за тази цел се използва лабораторно оборудване, което всъщност не е предназначено за тези цели. В резултат на това повече от 80 процента от биотехнологичните продукти, консумирани в Русия, се внасят, а обемът на потреблението на биотехнологични продукти в Русия остава непропорционално нисък в сравнение както с развитите, така и с развиващите се страни.

Третата вълна на "зелената революция"

Русия напълно „проспа“ биотехнологичната революция, която бързо се разгръща в света. Член-кореспондентът на Руската академия на науките В. Г. Дебабов, директор на Института по генетика и селекция на микроорганизмите, говори за третата вълна на биотехнологичната революция през 2005 г. Първата вълна са лекарства: инсулин, хормон на растежа и други вещества, втората са генно модифицираните растения, които завладяват света, а третата е микробиологията. У нас няма нито първа, нито втора, нито трета вълна на тази революция.

Безспорен лидер в развитието на биотехнологиите са САЩ. През 2001 г. там беше приета програма, според която американците възнамеряват да прехвърлят 25% от химическата индустрия към растителни суровини до 2025 г. До 2030 г. САЩ ще получават 30% от горивото за своите автомобили чрез микробиологични методи от растителни суровини (зърнени култури, предимно соя и царевица, и обработка на целулоза). В ЕС се полагат мащабни усилия за развитие на биотехнологиите; вероятността биомасата да надхвърли 10% в енергийния баланс на Европа до 2020 г. е много голяма. През последните десетилетия Китай, Бразилия и Индия се присъединиха към научната и технологична надпревара в областта на микробиологията.

Значението на „биореволюцията“ в науката и технологиите не може да бъде надценено. Ернст фон Вайцзекер, член на Римския клуб и автор на книгата „Фактор 5“, вярва, че само биотехнологиите ще позволят на човечеството да преодолее задънената улица на индустриалния растеж, подчертана от кризата от 2008 г. Новият цикъл на възстановяване на Kondratieff може да бъде само „зелен“ - или няма да се случи.

Позицията на страната ни в тази сфера вече е близка до критичната. 100% фуражни аминокиселини за селското стопанство (лизин), до 80% фуражни ензимни препарати, 100% ензими за битова химия, повече от 50% фуражни и ветеринарни антибиотици, 100% млечна киселина, от 50 до 100% от внасят се биологични хранителни съставки. Продуктите на водещите световни биотехнологични компании са представени на руския пазар от 20 години, но нито една от тези компании не е организирала производството си в Русия. Глобалният пазар на биофармацевтични продукти беше на стойност приблизително 161 милиарда щатски долара през 2010 г. и расте бързо, като се очаква да достигне 264 милиарда щатски долара през 2015 г. Делът на Русия е 2,2 милиарда долара, а 80% от нашия пазар на лекарства е запълнен от внос. Биополимерите, които според експертите в близко бъдеще ще заменят 90% от полимерите, произведени по химичен път, изобщо не се произвеждат в Русия. Биогоривата също, въпреки че в Съединените щати, на фона на шума от спорове за ползите от етанола и биодизелите, 40 завода за производство на биогорива бяха построени и пуснати през 2009 г. В Руската федерация основно се внасят и биологични продукти за селското стопанство - ензими за производство на фуражи, биологични продукти за растителна защита и стимулатори на растежа на растенията, закваски за силаж, както и ветеринарни лекарства за добитък. Аминокиселините се внасят (запазено е само мръсното производство на метионин във Волжски). За генетичен материал за животновъдството няма нужда да говорим.

В основата на развитието на съвременния свят стои триадата от информационни технологии, нанотехнологии и биотехнологии. Руската федерация не е много добра и с трите компонента, но особено с биотехнологиите. Ако съществуващите днес негативни тенденции продължат, Русия ще се окаже само потребител на световния технологичен пазар и ще бъде принудена да изразходва огромни ресурси за внос на нови индустрии. Мащабите на този технологичен внос могат да бъдат сравними с вноса на индустриални технологии през 30-те години на миналия век. Забавяйки се в разработването и внедряването на биотехнологии в редица индустрии и пазари, руската индустрия рискува да се окаже зад линията на съвременната технологична структура, която се появява в света през последните 15-20 години.

Био -2020

Руското правителство започна да предприема мерки за преодоляване на създалата се ситуация. За да се стимулира развитието на фармацевтичните продукти, беше приета програмата Pharma 2020, която предвижда мерки за създаване на производство на лекарства в Русия и замяна на вноса. Естествено, това е невъзможно без развитието на микробиологията на най-високо научно и технологично ниво. На 4 април 2012 г. председателят на правителството на Руската федерация В. В. Путин одобри проекта на Държавна координационна програма за развитие на биотехнологиите в Руската федерация за периода до 2020 г. - „BIO2020“. Стратегическата цел на координационната програма BIO2020 е да създаде в Русия конкурентоспособен в световен мащаб развит биотехнологичен сектор, който заедно с наноиндустрията и индустрията на информационните технологии трябва да стане основа за модернизация и изграждане на постиндустриална икономика. Очаква се финансовата подкрепа за програмата да бъде от федералния бюджет, регионалните и местните бюджети, както и извънбюджетно финансиране. Целевият обем на ресурсната подкрепа за програмата BIO2020, според експертни оценки, за целия период на нейното изпълнение трябва да бъде 1 трилион 178 милиарда рубли.

Стратегическите приоритети в програмата BIO2020 са създаването на условия за развитие на конкурентоспособно широкомащабно производство на ензими, биотехнологичното производство на аминокиселини (в момента няколко завода за производство на лизин вече се изграждат в различни региони на Руската федерация), организирането на производството на глюкозо-фруктозни сиропи, производството на антибиотични вещества (някога СССР споделяше 1-2 място със САЩ по отношение на обема на такова производство, сега в Руската федерация не съществува), създаването на на биотехнологични комплекси за дълбока преработка на дървесна биомаса, изграждане на инсталации за дълбока преработка на зърно.

Точно за последното говоря като идея за създаване на модерно продоволствие в Русия. BIO2020 гласи: „Развитието на дълбоката преработка на зърно в Русия ще направи възможно производството на високотехнологични продукти, търсенето на които на световния пазар нараства всяка година. По-нататъшното задълбочаване на преработката към производството на биотехнологични продукти с висока добавена стойност ще помогне за решаването на проблемите с пазарите за продажба на зърно: аминокиселините и фуражите са търсени на руския пазар, нуждата от екологични биопластмаси нараства в Европа и биохимичните продукти, за например биобутанол, са търсени на азиатските пазари. Над 10 проекта за изграждане на инсталации за интензивна преработка на зърно са на различни етапи на изпълнение.“

Фуражният протеин също е приоритет. „Комплексът от мерки ще осигури развитието на производството на фуражен протеин в Русия и създаването на нови научно-технически основи, които подобряват технологиите за неговото производство и начините на използване.

И накрая, почти дума по дума, частта от програмата, посветена на биологичните компоненти на фуражите и премиксите, съвпада почти дума по дума с мислите, формулирани в предишните ми статии: „Сегашното ниво на технологията за хранене на селскостопански животни се основава на широко разпространените използване на биологични компоненти (ензими, аминокиселини, BVK, пробиотици и други). В резултат на развитието на животновъдството в Русия, което разчита основно на вноса на технологии и добитък, се формира голям пазар за тези биотехнологични продукти.

Формирането на пазара обаче все още не е довело до развитието на производствената и технологичната база, появата на нови продукти, създадени на базата научни постиженияРуски учени.

През 2010 г. за фураж в животновъдството са използвани 45 млн. тона зърно, което говори за изключително ниската ефективност на фуражното производство в страната. Делът на зърното в смесените фуражи е 70% (в страните от ЕС – 40-45%). Освен това повече от половината от общото количество зърно, предназначено за фураж, е използвано необработено. Важно е да се отбележи, че производството на фуражи и премикси до голяма степен се извършва без използването на биологични продукти (ензими, ветеринарни и фуражни антибиотици, пробиотици и т.н.). При такова хранене превръщането на фуража в животновъдни продукти значително изостава от световните показатели, което намалява конкурентоспособността на руското животновъдство. С комплекс от мерки ще се създадат условия за развитие на производствената и технологична база на биотехнологичните компоненти на фуражите и премиксите.”

Предимства на дъното

Въпреки потискащото състояние на биотехнологиите, те също имат важни предимства, които Русия може да използва за успешно възстановяване. Първо, ние сме на дъното, но това не е първичното дъно - ние паднахме там. Имаме представа за мястото, което е заемал СССР в микробиологията, има кадри, създали съветския микробиологичен проект, има научни школи и амбиции за пробив, каквито нямат и не могат да имат слаборазвитите и изостанали страни.

Второ, Руската федерация има уникална ресурсна база за „зелената революция“. Имаме много голям бройнискокачествено фуражно зърно, което като цяло не е необходимо на никого и следователно е евтино. В същото време няма причина да очакваме, че нашето земеделие бързо ще може да премине към по-високо ниво на производство. Освен това в Русия има огромно количество отпадъчни суровини - отпадъци, които не само не струват нищо, но изискват разходи за тяхното унищожаване и погребване. IN агропромишлен комплексПрез 2010 г. страната „произведе“ 68 милиона тона отпадъци, от които само 18 милиона тона бяха унищожени и обезвредени (28% - за сравнение: в ЕС 64% от селскостопанските отпадъци се рециклират). Хранителната индустрия създава 25 милиона тона отпадъци годишно, по-малко от половината от които се рециклират (11,4 милиона тона - 45%). Междувременно биотехнологиите, базирани на микробиологията, позволяват напълно да се премахне концепцията за „отпадъци“ по отношение на тези индустрии - всичко, което отива на отпадъци в селското стопанство, горското стопанство и хранително-вкусовата промишленост, може да бъде полезна суровина за микробиологично производство. Например, филм за опаковане и влакна за производство на конци, тъкани и облекла могат да бъдат направени от биоразградим полилактат, който се произвежда от млечна киселина, на свой ред получена чрез микробиологични методи от зърнени отпадъци - в САЩ за тези цели се използва слама събиране и транспортиране - Това означава, че имаме нужда от пътища, складове и т.н. Те вярват, че ще похарчат около 10 милиарда долара за това, но когато всичко започне да работи (около 2020 г.), фермерите ще получават 20 милиарда долара допълнителен доход годишно, тъй като ще продават не само върховете, но и корените. Полезен и полезен за заобикаляща среда– една износена тениска, хвърлена върху купчина компост, ще се превърне във въглероден диоксид и вода за три месеца.

Наличието на евтини, често безплатни ресурси и възможността за бързо обучение на квалифициран местен персонал не само за работа в микробиологични фабрики, но и за научно развитие в лаборатории, дават на Русия предимствата на „късния старт“ - като започне сега, при условие че инвестирането на достатъчно средства, можем незабавно да приложим най-новите разработкии да изпревари страните, които вече са обременени от бързо застаряващата технологична база.

„Нивото на развитие на технологиите и техническата база в Русия предполага, че е най-добре да обърнем внимание на развитието на научно-техническия компонент. Това са преди всичко институти, студенти, изследователски лаборатории и инфраструктура, която ни позволява да изведем развитието от етапа на молекулата до възможно най-дълбокия етап“, казва Генадий Ширшов, изпълнителен директор на Съюза на професионалните фармацевтични организации. Думите му са напълно приложими и за селскостопанската микробиология. Съчетавайки научния и образователен потенциал на страната с производството, все още е възможно да станете един от лидерите на биотехнологичната революция, както се изисква от програмата BIO2020.

И, слава Богу, в страната вече има бизнес, който е в състояние да разбере и изпълни поставените в програмата задачи. Самата „BIO2020“, в контекста, който ни интересува, е написана от участници в технологичната платформа „Biotech 2030“, която обединява, наред с други неща, повече от 50 търговски организации. Сред тях са Микояновският месопреработвателен завод, OJSC Biotechnology Corporation, OJSC Rosagrobioprom и други.

През последното десетилетие терминът „биотехнология“ все повече се появява в заглавията на новините и откритията в тази област се превърнаха в източник на разгорещени дебати. Наистина науката получи най-голямото си развитие през последните години и това до голяма степен беше улеснено от технологичния прогрес, но в ежедневието биотехнологиите се използват от много векове.

История на развитието на биотехнологиите

От древни времена биотехнологиите са били използвани от хората за производство на вино, сирене и други видове приготвяне на храна. Биотехнологичният процес, а именно ферментацията, е бил използван в древен Вавилон за производството на бира. Това се доказва от писания върху плочи, открити по време на разкопки. Но въпреки активното използване на тези методи, процесите, които стоят в основата на тези индустрии, остават загадка.

Луи Пастьор каза през 1867 г., че процеси като зреене и ферментация не са нищо повече от резултат от жизнената дейност на микроорганизмите. Едуард Бухнер допълва тези предположения, като доказва, че катализаторът е безклетъчен екстракт, който съдържа ензими, които предизвикват химическа реакция.

По-късно бяха направени сензационни открития по това време, които помогнаха за оформянето на тази наука в съвременното й разбиране:

• 1865 г. австрийският монарх Грегор Мендел представи своя доклад „Експерименти върху растителни хибриди“, който описва моделите на предаване на наследствеността;
• през 1902 г. Теодор Бовери и Уолтър Сътън предполагат, че предаването на наследствеността е пряко свързано с хромозомите.

Годината, в която се появява терминът, е 1919 г., след публикуването на манифест на унгарския селскостопански икономист Карл Ереки. Въз основа на доказателствата, налични по това време, терминът биотехнология означава използването на микроорганизми за ферментиране на храни.

Но, както знаете, най-интересните открития се правят в пресечната точка на знанието; в случая с биотехнологиите хранително-вкусовата и нефтопреработвателната промишленост са се слели. През 1970 г. технологията за производство на протеини от отпадъци от нефтената промишленост е тествана на практика.

Какво е биотехнология: термин и основни видове

Биотехнологията е наука за начините за създаване на различни вещества с помощта на естествени биологични компоненти, били те микроорганизми, животински или растителни клетки. По същество това е манипулиране на живи клетки за постигане на конкретни резултати.

Основните насоки на развитие на науката са:

Биоинженерството е дисциплина, насочена към разширяване на знанията в областта на медицината (лечение, насърчаване на здравето) и инженерството

Биомедицината е високоспециализиран клон на медицината, който от теоретична гледна точка изучава структурата на човешкото тяло, диагностиката на патологичните състояния и възможностите за тяхното коригиране. Клонът на медицината, който се занимава с контрола и лечението на биологичните системи на живите организми на молекулярно ниво, се нарича наномедицина.

Хибридизацията е процес на получаване на хибриди (растения, животни). Основава се на принципа за получаване на една клетка (устойчива на определени условия) чрез комбиниране на други клетки.

Сега вече имаме необходимите средства, за да живеем достатъчно дълго, докато станем безсмъртни. Възможно е агресивно да се приложат съществуващите знания, за да се забави драстично процеса на стареене и да остане жизнеспособен до момента, в който напълно радикални терапии за удължаване на живота, използващи био- и нанотехнологии, станат достъпни.

Рей Курцвейл (изобретател, футурист)

Най-високото постижение на биотехнологиите е генното инженерство. Генното инженерство е набор от знания и технологии за получаване на РНК и ДНК, изолиране на гени от клетки, манипулиране на гени и въвеждането им в други организми. Това е „контрол“ на генома на живо същество или растение, за да се получат определени свойства. Например, водени от знанията в областта на генното инженерство, китайските учени планират масово да използват метода за „коригиране“ на генома на хора с онкологични заболявания. Все още обаче никой не бърза да стартира пълномащабни проекти, защото... Днес е невъзможно да се предвидят последствията за тялото в дългосрочен план.

Клонирането заслужава специално внимание. Този процес се разбира като появата на няколко генетично идентични организма чрез безполово (включително вегетативно) размножаване. Към днешна дата са клонирани не само растения, но и няколко десетки вида животни (овце, кучета, котки, коне). Все още няма данни за фактите за клониране на хора, въпреки че според учените от техническа страна всичко е готово за процеса. Именно тези разработки станаха най-противоречивите и обсъждани от световната общност. Не става въпрос само за вероятността да получите дефектни хора, но и за етичната и религиозна страна на въпроса.

Обхват на приложение

Принципите на биотехнологичните процеси се въвеждат в производството във всички отрасли:

• хранително-вкусовата промишленост. Производството на алкохол, аминокиселини, ензими по екологичен начин се нарича бяла биотехнология.
• химически или фармацевтични. Тази посока се нарича още червена биотехнология. Биотехнолозите разработват подобрени лекарства, ваксини и серуми срещу заболявания, които преди са били смятани за нелечими. В западните страни и по-специално в Австрия науката е много популярна и се използва активно за диагностика различни заболявания(биосензори, ДНК чипове).
• обработка и обезвреждане на отпадъци (биоремедиация). Методите на сивите биотехнологии се използват за възстановяване на почвата, пречистване на отпадни води и отработен въздух.
• Селско стопанство. Зелената биотехнология позволява на учените да създават проби от културни растения, които са в състояние да устоят на болести и гъбички, с високи нива на добив, независимо от климатични условия(по време на суша). Освен това учените са се научили да използват определени ензими, които превръщат целулозните селскостопански отпадъци в глюкоза и след това в гориво.

Основната цел на клетъчното инженерство е култивирането на животински и растителни клетки. Откритията в областта на клетъчното инженерство направиха възможно контролирането и регулирането на продуктивността, качеството и устойчивостта на болести на нови форми и линии животни и растения.

Инвестиции и развитие

Въпреки че биотехнологията трудно може да се нарече „млада“ наука, днес тя е в началото на своето развитие. Посоките и възможностите, които се отварят чрез развитието на това знание, могат да бъдат безкрайни. Те могат, ако получат подходящо финансиране и подкрепа. Основните участници в инвестициите в тази област са инженерите и самите биотехнологии и това е разбираемо. Днес не се предлага самия продукт, а идея и възможни методи за нейното реализиране.

А за осъществяването на тази идея са необходими десетки и стотици опити, експерименти и скъпо оборудване. Не всеки инвеститор е готов да следва само една идея, рискувайки своите инвестиции. Но не всички вярваха мобилни комуникации, а днес е навсякъде.

На този моментномер големи компанииМалко са хората, занимаващи се с биотехнологично развитие. Те включват:

• Illumina (генетични изследвания, анализи, технология за ДНК микрочипове),
• Oxford Nanopore (разработване и продажба на продукти за взаимодействие с ДНК),
• Roche (фармацевтична компания),
• Editas Medicine (адаптиране на лабораторни техники за редактиране на гени за широкомащабно използване в болници),
• Counsyl (предложи евтин метод за автоматизиран ДНК анализ за последващо използване на данните при лечението).

Според експерти най-атрактивната област за инвестиции в биотехнологиите са компаниите за секвениране. Това е общото наименование на методите, които ви позволяват да определите последователността на нуклеотидите в ДНК молекула. Декодирането на ДНК данни (секвениране) позволява да се идентифицират областите, които са отговорни за наследствените заболявания и да се елиминират. След като процесът бъде усъвършенстван, хората ще могат да се отърват от болестта, вместо да лекуват симптомите. Това ще промени нашето разбиране за диагностика и ще донесе големи дивиденти на тези, които могат да разгледат потенциала на компанията на етапа на идеята.

Биотехнологията: добро или зло?

Още днес световното население е изправено пред проблема с недостига на храна и ако броят на хората продължи да расте, тогава в близко бъдеще ситуацията може да стане критична. Познаването на това какво е биотехнология и как да я прилагате помага да се получат максимални резултати от добиви, независимо от външни фактори. И тези постижения не могат да бъдат отхвърлени. Освен това неоспоримото доказателство за ползите от науката е изобретяването на антибиотици, които са направили възможно контролирането, а в някои случаи и пълното изкореняване на стотици заболявания.

Но не всеки има недвусмислена оценка на науката. Има опасения, че липсата на контрол може да доведе до необратими последици. Например, днес биотехнологични продукти, като стероиди за спортисти, се превръщат в причина за преждевременни сърдечни патологии. В стремежа си да създаде свръхчовек, победил старостта и болестите, обществото рискува да загуби природата си.

Не сме стояли в пещери. Ние не оставаме в границите на нашата планета. С помощта на биотехнологиите, генетичното секвениране, ние дори няма да се ограничим до самата биология.
Джейсън Силва (говорител, философ, телевизионна звезда).

Развитието на биотехнологиите стана толкова бързо, че световните държави са изправени пред проблема с липсата на контрол на законово ниво. Това доведе до спиране на много проекти, така че е твърде рано да се говори за клониране на хора и победа над смъртта, а двата конфронтационни лагера могат свободно да се отдадат на философски размисли.

Защо биотехнология?
Човечеството навлиза в третото хилядолетие с огромни познания в областта на науките за живота и огромен потенциал за тяхното практическо използване.
Напредъкът в областта на физико-химичната биология и биотехнологиите постави основите на новата медицина. Бързо се развиват нови методи за диагностика на трудни за диагностициране заболявания и резистентни на антибиотици микроорганизми. Фармакологията получи много недостъпни досега възможности благодарение на откриването на нови гени и техните протеинови продукти, което доведе до появата на ново поколение лекарства с висока селективност и ниска токсичност.
През последното десетилетие индустрията привлича все по-голямо внимание от страна на инвеститори от цял ​​свят и според експертни прогнози биотехнологиите, които допринасят за подобряване на човешкия живот или самото тяло, могат да се превърнат в едни от най-динамично развиващите се и печеливши бизнеси XXI век.
Основни тенденции на световния биотехнологичен пазар:
Доставка на адрес лекарства. Глобален пазар на наномедицина,
чиито постижения ни позволяват да постигнем значителни успехи в разработването на системи
целевата доставка на лекарства нараства с 12,3% годишно. Обемът му ще бъде 178 милиарда долара до 2019 г. Най-обещаващите области на приложение
Наномедицините са за лечение на рак и сърдечно-съдови заболявания.
Една от тенденциите съвременна медицинае активното въвеждане на биологични полимери, които могат да изпълняват необходимите функции за дълго време или да се разлагат на прости метаболити и да се екскретират от тялото в рамките на определен период без вреда за хората, което често е придружено от образуването на нови тъкани. Застаряването на населението в световен мащаб и нарастващият брой операции за подмяна на тъкани и органи осигуряват основата за устойчиво дългосрочно нарастване на търсенето на биосъвместими и биоразградими медицински материали. Изследователската фирма GIA изчислява, че този пазар ще достигне 106,7 милиарда долара до 2020 г.
Текущо състояние на иновационната инфраструктура в сектора
биотехнология в Русия:
Въз основа на резултатите от 2011–2013 г. в Русия като цяло се формира „иновационен асансьор“ - система от институции за развитие, създадени от държавата, които поддържат иновативни проекти на различни етапи: от предсеитба и сеитба до момента на разширяване и преструктуриране. Основните структурни елементи на „иновационния асансьор“ са RVC OJSC, Rusnano OJSC, Skolkovo Foundation, Vnesheconombank (VEB), Руска банка за подкрепа на малки и средни предприятия (SME Bank), Фонд за подпомагане на развитието на малки форми на предприятия
в научно-техническата област („Фондация Бортник“), Руската фондация за технологично развитие (RFTD). Системата се допълва от активно създадени регионални рискови фондове, обществени организации („ОПОРА РУСИЯ“), Руска асоциациярискови инвестиции, както и специализирана платформа за търговия на Московската борса за високотехнологични компании
„Пазар на иновации и инвестиции“. В областта на биотехнологиите специална роля заема Клъстерът за биомедицински технологии на Иновационния център Сколково. По този начин в рамките на Сколково компаниите могат не само да получават финансови ресурси под формата на грантове, но и да имат достъп до опростени митнически процедури, менторска подкрепа от професионалисти и дискусионни платформи.
И в заключение бих искал да обобщя:
Ако искаме да останем цивилизована държава, трябва да развием собствена биотехнологична индустрия. Това е печелившо, перспективно и приоритетно, което се потвърждава от наблюдаваната тенденция на нарастващ интерес от страна на руския частен капитал към създаването на фармацевтични и биотехнологични производства.
Институциите за развитие обръщат все повече внимание на този сектор в своите инвестиционни стратегии. Важна роля в развитието на индустрията имат технологичните платформи („Медицина на бъдещето“, „Биотех 2030“, „Биоенергия“) и платформите за развитие на биотехнологиите (www.ivao.com), които са проектирани да стане връзка между бизнеса и науката. Декларираната политика за заместване на вноса постепенно започва да дава плодове. Така много от най-големите биофармацевтични компании са локализирали производството си в клъстери на Калуга, Ярославска област, в Санкт Петербург. Местни компании, с подкрепата на Министерството на промишлеността и търговията, създават аналози на чужди биологични продукти. С очакваното изтичане на патентната защита за много лекарства в бъдеще в Русия може да се появи конкурентен сектор на биоподобни (биоподобни).

Биотехнологиите – медицината на бъдещето

Ново изданиесписание "НАУКА от първа ръка" излезе "по петите" на общоруската конференция с международно участие "Биотехнологии - медицина на бъдещето", проведена в новосибирския Академгородок през юли 2017 г. Сред организаторите на научния форум са Институт по химична биология и фундаментална медицина и Институт по цитология и генетика SB RAS, както и Новосибирския национален изследователски държавен университет, където се извършват биомедицински изследвания в рамките на стратегическото академично звено „Синтетична биология“, което обединява редица на руски и чуждестранни участници, предимно институти на SB RAS с биологичен профил. В първата, уводна статия на броя, неговите автори правят преглед на най-актуалните насоки и обещаващи резултати от изследвания, свързани с разработването и внедряването на нови генно инженерни, клетъчни, тъканни, имунобиологични и дигитални технологии в практическата медицина, някои от които са представени подробно в други статии на броя

Бързото развитие на биологичната наука, дължащо се на появата на високопроизводителни устройства и създаването на методи за манипулиране на информационни биополимери и клетки, подготви основата за развитието на бъдещата медицина. В резултат на последните изследвания бяха разработени ефективни диагностични методи и се появиха възможности за рационално проектиране на антивирусни, антибактериални и противотуморни лекарства, генна терапия и редактиране на генома. Съвременните биомедицински технологии все повече започват да влияят върху икономиката и да определят качеството на живот на хората.

Към днешна дата структурата и функциите на основните биологични молекули са подробно проучени и са разработени методи за синтез на протеини и нуклеинови киселини. Тези биополимери по своята същност са „умни“ материали, тъй като са способни да „разпознават“ и да действат върху определени биологични цели. Чрез целенасочено „програмиране“ на такива макромолекули е възможно да се създадат рецепторни молекулярни конструкции за аналитични системи, както и лекарства, които селективно засягат специфични генетични програми или протеини.

„Умните лекарства“, създадени с помощта на методи на синтетична биология, отварят възможности за насочени(таргетна) терапия на автоимунни, онкологични, наследствени и инфекциозни заболявания. Това дава основание да се говори за реализация в медицинска практикаперсонализирани медицински подходи, фокусирани върху лечението на конкретно лице.

С помощта на съвременните медицински технологии и фармацевтични продукти днес е възможно да се лекуват много заболявания, които в миналото са представлявали огромен медицински проблем. Но с развитието на практическата медицина и увеличаването на продължителността на живота задачата на здравеопазването в истинския смисъл на думата става все по-належаща: не само да се бори с болестите, но и да поддържа съществуващото здраве, така че човек да може да води активен начин на живот и да остане пълноправен член на обществото до дълбока старост.

НАЗДРАВЕ! Съвременните методи за геномно секвениране се въвеждат широко в медицината и в близко бъдеще всички пациенти ще имат генетични паспорти. Информацията за наследствените характеристики на пациента е в основата на прогностичната персонализирана медицина. Известно е, че предупреденият е предварително въоръжен. Човек, който е наясно с възможните рискове, може да организира живота си по такъв начин, че да предотврати развитието на болестта. Това се отнася за начина на живот, избора на храна и терапевтичните лекарства.
При условие, че постоянно наблюдавате набор от маркери, които сигнализират за отклонения във функционирането на тялото, можете да ги коригирате своевременно. Вече има много методи за наблюдение на състоянието на тялото: например с помощта на сензори, които следят функционирането на сърдечно-съдовата система и качеството на съня или устройства, които анализират газообразните продукти във въздуха, издишан от човек. Разкриват се огромни възможности благодарение на развитието на минимално инвазивни технологии за течна биопсия и технологии за анализ на протеини и пептиди, циркулиращи в кръвния поток. На ранни стадииБолестите могат да бъдат коригирани в много случаи чрез "меки" методи: промяна на естеството на храненето, използване на допълнителни микроелементи, витамини и пробиотици. Последен път Специално вниманиесе фокусира върху възможностите за коригиране на отклоненията в състава на чревната микрофлора на човека, свързани с развитието голямо числопатологични състояния.

Този проблем може да бъде решен чрез осигуряване на постоянен ефективен контрол върху състоянието на тялото, което би позволило да се избегнат ефектите на неблагоприятните фактори и да се предотврати развитието на болестта, идентифицирайки патологичния процес на много ранен етап и елиминирайки самия причина за болестта.

В този смисъл основната задача на бъдещата медицина може да се формулира като „управление на здравето“. Напълно възможно е да направите това, ако имате пълна информация за наследствеността на човек и наблюдавате ключови показатели за състоянието на тялото.

"Умна" диагностика

За да се управлява здравето, е необходимо да има ефективни и прости минимално инвазивни методи за ранна диагностика на заболявания и определяне на индивидуалната чувствителност към терапевтични лекарства, както и фактори. външна среда. Например проблеми като създаването на системи за генна диагностика и идентифициране на патогени на човешки инфекциозни заболявания и разработването на методи за количествено определяне на протеини и нуклеинови киселини - маркери на заболяването - трябва да бъдат решени (и вече се решават) .

Отделно си струва да се подчертае създаването на методи за ранна неинвазивна диагностика ( течна биопсия) туморни заболявания, базирани на анализ на извънклетъчна ДНК и РНК. Източник на такива нуклеинови киселини са както мъртвите, така и живите клетки. Обикновено концентрацията им е относително ниска, но обикновено се повишава при стрес и развитие на патологични процеси. Когато и да е злокачествен туморНуклеиновите киселини, освободени от раковите клетки, навлизат в кръвния поток и такива характерни циркулиращи РНК и ДНК могат да служат като маркери на заболяването.

Сега, въз основа на такива маркери, се разработват подходи за ранна диагностика на рак, методи за прогнозиране на риска от неговото развитие, както и оценка на тежестта на заболяването и ефективността на терапията. Например в Института по химична биология и фундаментална медицина на СО РАН беше показано, че при рак на простатата степента на метилиранеопределени участъци от ДНК. Разработен е метод за изолиране на циркулираща ДНК от кръвни проби и анализ на нейните модели на метилиране. Този метод може да стане основа за точна неинвазивна диагностика на рак на простатата, каквато днес не съществува.

Важен източник на информация за здравословното състояние може да бъде т.нар некодиращи РНК, т.е. тези РНК, които не са матрица за протеинов синтез. През последните години беше установено, че в клетките се образуват множество различни некодиращи РНК, които участват в регулирането на различни процеси на ниво клетка и целия организъм. Изследването на спектъра на микроРНК и дългите некодиращи РНК при различни състояния разкрива широки възможности за бърза и ефективна диагностика. В Института по молекулярна и клетъчна биология SB RAS (IMBB SB RAS, Новосибирск) и ICBFM SB RAS редица микроРНК са идентифицирани като обещаващи маркери на туморни заболявания.

РАЗПОЗНАВАЙТЕ ВРАГА В ЛИЦЕТО Съвременните технологии, използващи биологични микрочипове, позволяват бързо и ефективно идентифициране на причинителите на редица заболявания (туберкулоза, СПИН, хепатит B и C, антракс, инфекции на новородени), откриване на наличието на определени биотоксини, определяне на хромозомни транслокации при левкемия , регистрират протеинови маркери на рак и определят генетична предразположеност към заболявания и индивидуална чувствителност към определени видове терапия. Технологиите могат да се използват и за генетична идентификация на индивиди по време на съдебно-генетични експертизи и формиране на ДНК бази данни.
IBFM SB RAS участва в изпълнението на два големи международни проекта за разработване на олигонуклеотидни микрочипове, финансирани от Американската програма за биотехнологично сътрудничество на Министерството на здравеопазването на САЩ ( Програма за ангажиране на биотехнологиите, Министерство на здравеопазването и човешките услуги на САЩ BTEP/DHHS). Като част от първия проект с участието на специалисти от IMB. V. A. Engelhardt създаде микрочипове, които позволяват точното идентифициране на различни щамове на вируси на едра шарка и херпес. Бяха разработени два дизайна на микрочипове (върху стъклен субстрат и с петна от гел), както и преносим флуоресцентен детектор за техния анализ. Като част от втория проект е създаден универсален микрочип за типизиране на вируса на грип А, който дава възможност за надеждно разграничаване на 30 подтипа на този вирус въз основа на определянето на два повърхностни протеина на вируса - хемаглутинин и невраминидаза

Като се използва модерни технологииСеквенирането на РНК и ДНК може да създаде платформа за диагностика и прогноза на човешкия рак въз основа на анализ на съдържанието на микроРНК и генотипиране, т.е. идентифициране на специфични генетични варианти на конкретен ген, както и определяне на профили изразяване(активност) на гените. Този подход предполага възможност за бързо и едновременно извършване на множество анализи с помощта на съвременни устройства – ​ биологични микрочипове.

Биочиповете са миниатюрни устройства за паралелен анализ на специфични биологични макромолекули. Идеята за създаване на такива устройства се роди в института молекулярна биологиятях. В. А. Енгелхард Руска академияНауки (Москва) още в края на 80-те години. За кратко време биочиповите технологии се очертаха като независима област на анализ с огромен набор от практически приложения, от изучаване на фундаментални проблеми на молекулярната биология и молекулярната еволюция до идентифициране на резистентни към лекарства щамове бактерии.

Днес IMB RAS произвежда и използва в медицинската практика оригинални тестови системи за идентифициране на патогени на редица социално значими инфекции, включително туберкулоза, като същевременно идентифицира тяхната устойчивост към антимикробни лекарства; тест системи за оценка на индивидуалната поносимост на цитостатични лекарства и много други.

Световният лидер в изграждането на биочипове е американска компания Affymetrix Inc. – ​произвежда биочипове с висока плътност на молекулярни сонди, базирани на фотолитографски технологии, използвани за производство на полупроводникови чипове. На един такъв чип, в площ по-малка от 2 cm 2, могат да бъдат разположени милиони точкови точки с размери няколко микрона. Всяка такава точка съдържа няколко милиона идентични олигонуклеотиди, ковалентно свързани към повърхността на микрочипа

Развитието на биоаналитичните диагностични методи изисква постоянно усъвършенстване чувствителност– ​способност за осигуряване на надежден сигнал при регистриране на малки количества от откритото вещество. Биосензори– ​това е ново поколение апарати, които позволяват специфичен анализ на съдържанието на различни болестни маркери в проби със сложен състав, което е особено важно при диагностициране на заболявания.

IBFM SB RAS в сътрудничество с Новосибирския институт по физика на полупроводниците SB RAS разработва микробиосензори, базирани на полеви транзистори, които са сред най-чувствителните аналитични уреди. Такъв биосензор позволява наблюдение в реално време на взаимодействието на биомолекулите. Неговата интегрална часте една от тези взаимодействащи молекули, която играе ролята на молекулярна сонда. Сондата улавя молекулярна цел от анализирания разтвор, чието присъствие може да се използва за преценка на специфичните характеристики на здравето на пациента.

„Допълнителна“ медицина

Декодирането на геномите на хората и патогените на различни инфекции откри пътя за разработване на радикални подходи за лечение на заболявания, като се насочи към тяхната първопричина - генетичните програми, отговорни за развитието на патологичните процеси. Дълбокото разбиране на механизма на заболяването, в което участват нуклеиновите киселини, прави възможно проектирането на терапевтични нуклеинови киселини, които възстановяват загубена функция или блокират произтичащата от това патология.

Двуверижните молекули на нуклеиновите киселини, ДНК и РНК, се образуват поради взаимодействието на двойки нуклеотиди, способни на взаимно разпознаване и образуването на комплекси поради образуването на водородни връзки. Това свойство се нарича "допълване"

Такъв ефект може да се извърши с помощта на фрагменти от нуклеинови киселини - ​синтетични олигонуклеотиди, способен селективно да взаимодейства с определени нуклеотидни последователности в целевите гени съгласно принципа взаимно допълване. Самата идея за използване на олигонуклеотиди за целенасочени ефекти върху гените беше представена за първи път в лабораторията на естествените полимери (по-късно Департамента по биохимия) на Новосибирския институт по биоорганична химия SB RAS (сега Институт по химическа биология и фундаментална медицина SB РАН). Първите лекарства са създадени в Новосибирск генно насочениза селективно инактивиране на вирусни и някои клетъчни РНК.

Сега активно се разработват подобни генно-насочени терапевтични лекарства на базата на нуклеинови киселини, техните аналози и конюгати (антисенс олигонуклеотиди, интерферираща РНК, аптамери, системи за редактиране на генома). Изследванията през последните години показват, че въз основа на антисенс олигонуклеотидивъзможно е да се получи широк спектър от биологично активни вещества, които действат върху различни генетични структури и задействат процеси, водещи до временно „изключване“ на гените или промени в генетичните програми – ​появата мутации. Доказано е, че с помощта на такива съединения е възможно да се потисне функционирането на определени информационна РНКживи клетки, засягащи синтеза на протеини, а също така защитават клетките от вирусна инфекция.

„ЛЕКУВАЩ“ ПРОТЕИН Възможна е регулация на генната експресия под въздействието на “антисенс” олигонуклеотиди различни нива. По този начин олигонуклеотидите, комплементарни на последователностите на информационната РНК, потискат генната експресия на етапа на транслация, т.е. протеинов синтез. Но терапевтичните нуклеинови киселини могат също да попречат на други молекулярни биологични процеси, например коригиране на сплайсинг нарушения по време на съзряването на иРНК. При едно от тези нарушения в клетките се синтезира „неправилният“ протеин дистрофин, който е важен структурен компонент на мускулната тъкан. Това води до развитие на сериозно заболяване - мускулна дистрофия тип Дюшен. ICBFM SB RAS разработи терапевтични олигонуклеотиди за лечение на това заболяване и вече е подадена заявка за съответния патент.

Днес антисенс олигонуклеотиди и РНК, които потискат функциите на иРНК и вирусни РНК, се използват не само в биологичните изследвания. Тестват се редица антивирусни и противовъзпалителни лекарства, създадени на базата на изкуствени аналози на олигонуклеотиди, като някои от тях вече започват да се въвеждат в клиничната практика.

Лабораторията по биомедицинска химия на Института по биомедицинска медицина SB RAS, работеща в тази посока, е създадена през 2013 г. благодарение на научен мега-грант от правителството на Руската федерация. Негов организатор беше професор от Йейлския университет, Нобелов лауреатС. Алтман. В лабораторията се провеждат изследвания на физикохимичните и биологичните свойства на нови перспективни изкуствени олигонуклеотиди, на базата на които се разработват РНК-насочени антибактериални и антивирусни лекарства.

Като част от проекта, ръководен от S. Altman, беше проведено мащабно систематично изследване на ефектите на различни изкуствени аналози на олигонуклеотиди върху патогенни микроорганизми: Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Staphylococcus aureus и грипен вирус. Идентифицирани са целеви гени, които могат най-ефективно да потиснат тези патогени; Оценяват се технологичните и терапевтични характеристики на най-активните олигонуклеотидни аналози, включително тези, които проявяват антибактериална и антивирусна активност.

В ИЦБФМ СО РАН за първи път в света синтезираха фосфорилгуанидинолигонуклеотидни производни. Тези нови съединения са електрически неутрални, стабилни в биологична среда и се свързват силно с РНК и ДНК мишени при широк диапазон от условия. Благодарение на техния набор от уникални свойства, те са обещаващи за използване като терапевтични средства, а също така могат да се използват за подобряване на ефективността на диагностични инструменти, базирани на биочипови технологии.

Сред търговските компании лидерът в създаването на терапевтични нуклеинови киселини е американска компания Ionis Pharmaceuticals, Inc.. (САЩ). След много години клинични изследвания антисенс лекарствата бяха въведени в медицинската практика: Кинамро– ​намалява нивото на „лошия” холестерол, Аликафорсен– ​за лечение на улцерозен колит и Спинраза– ​за лечение на дистрофия на Дюшен. лекарства ЙонисПровеждат се клинични изпитвания срещу редица други заболявания. Лидер в създаването на терапевтична интерферираща РНК – ​компания Alnylam Pharmaceuticals– също така провежда клинични изпитвания на цяла серия от лекарства за лечение на сериозни заболявания (като наследствена амилоидоза, тежки форми на хиперхолестеролемия, хемофилия), за които към момента няма ефективни лечения

Антисенс ефектите върху информационните РНК не се ограничават до просто блокиране снаждане(процесът на „съзряване“ на РНК) или протеинов синтез. По-ефективно е ензимното разрязване на иРНК, провокирано от свързването на терапевтичен олигонуклеотид към мишената. В този случай олигонуклеотидът, индуктор на разцепване, може впоследствие да се свърже с друга РНК молекула и да повтори действието си. ICBFM SB RAS изследва ефекта на олигонуклеотиди, които, когато са свързани с иРНК, образуват комплекси, които могат да служат като субстрати за ензима РНКаза Р. Самият този ензим е РНК с каталитични свойства ( рибозим).

Не само антисенс нуклеотидите, но и двойноверижната РНК, действаща според механизма, се оказа изключително мощно средство за потискане на генната активност РНК интерференция. Същността на това явление е, че при навлизане в клетката дългите dsRNA се нарязват на къси фрагменти (т.нар. малка интерферираща РНК, siRNA), комплементарна към определен регион на информационната РНК. Свързвайки се с такава иРНК, siRNA задействат действието на ензимен механизъм, който разрушава целевата молекула.

Използването на този механизъм отваря нови възможности за създаване на широка гама от високоефективни нетоксични лекарства за потискане на експресията на почти всички, включително вирусни, гени. В ICBFM SB RAS са проектирани обещаващи противотуморни лекарства на базата на малки интерфериращи РНК, които са показали добри резултати при експерименти с животни. Едно от интересните открития е двойноверижна РНК с оригинална структура, която стимулира производството на интерферон, като ефективно потиска процеса на туморни метастази. Доброто проникване на лекарството в клетките се осигурява от нови катионни носители. липозоми(липидни везикули), разработен съвместно със специалисти от Москва държавен университетфини химически технологии на името на М. В. Ломоносов.

Нови роли на нуклеиновите киселини

Развитието на метода на полимеразната верижна реакция, което прави възможно възпроизвеждането на нуклеинови киселини - ДНК и РНК - в неограничени количества, и появата на технологии за молекулярна селекция на нуклеинови киселини направиха възможно създаването на изкуствени РНК и ДНК с определени свойства . Молекулите на нуклеинова киселина, които селективно свързват определени вещества, се наричат аптамери. Въз основа на тях могат да се получат лекарства, които блокират функциите на всякакви протеини: ензими, рецептори или регулатори на генната активност. В момента са получени хиляди различни аптамери, които се използват широко в медицината и технологиите.

Един от световните лидери в тази област е американска компания Soma Logic Inc. – ​създава т.нар comomers, които са селективно избрани от библиотеки от химически модифицирани нуклеинови киселини въз основа на нивото на афинитет към определени цели. Модификациите на азотната основа придават допълнителна "протеиноподобна" функционалност на такива аптамери, което осигурява висока стабилност на техните комплекси с мишени. В допълнение, това увеличава вероятността за успешна селекция на ко-амери за тези съединения, за които конвенционалните аптамери не могат да бъдат избрани.

Развитието на синтетичната биология се основава на революционен пробив в областта на синтеза на олигонуклеотиди. Синтезът на изкуствени гени стана възможен благодарение на създаването на високопроизводителни генни синтезатори, които използват микро- и нанофлуидни системи. Днес са създадени устройства, които дават възможност за бързо „сглобяване“ на изкуствени гени и/или бактериални и вирусни геноми, чиито аналози не съществуват в природата.
Пример за развитието на микрочиповите технологии е американска компания LCSciencesи немски Febit GmbH. Производство на биочип реактор LCSciencesизползването на стандартни реагенти за олигонуклеотиден синтез ви позволява едновременно да синтезирате 4-8 хиляди различни олигонуклеотиди. Фирма за реактори с микрочипове Febit GmbHсе състои от 8 независими фрагмента, на всеки от които едновременно се синтезират до 15 хиляди различни олигонуклеотиди. За един ден по този начин можете да получите до половин милион олигонуклеотиди - градивните елементи на бъдещите гени.

Сред аптамерите с афинитет към клинично значими цели понастоящем има кандидати за терапевтични лекарства, които са достигнали третата, ключова фаза на клиничните изпитвания. Един от тях е Макуген– ​използвани вече в клиничната практика за лечение на заболявания на ретината; лекарство за лечение на свързана с възрастта макулна дегенерация на ретината Fovistaуспешно завършва тестовете. И има много подобни лекарства в процес на подготовка.

Но терапията не е единствената цел на аптамерите: те са от голям интерес за биоаналитиците като молекули за разпознаване при създаване на аптамерни биосензори.

В ИХБФМ съвместно с Института по биофизика СО РАН (Красноярск) се разработват биолуминесцентни аптасензори с превключваема структура. Получени са аптамери, които играят ролята на сензорен репортерен блок за Ca 2+ -активиран фотопротеин варосване, което е удобен биолуминесцентен етикет. Този сензор е способен да „улови“ молекули само на определени протеини, които трябва да бъдат открити в пробата. Понастоящем с помощта на тази схема се проектират превключваеми биосензори за модифицирани кръвни протеини, които служат като маркери за диабет.

Нов обект сред терапевтичните нуклеинови киселини е самата информационна РНК. Компания Moderna Therapeutics(САЩ) в момента провежда широкомащабни клинични изпитвания на иРНК. Когато иРНК влезе в клетка, тя действа като своя собствена. В резултат на това клетката е в състояние да произвежда протеини, които могат да предотвратят или спрат развитието на болестта. Повечето отТакива потенциални терапевтични лекарства са насочени срещу инфекциозни (грипен вирус, вирус Зика, цитомегаловирус и др.) и онкологични заболявания.

Протеините като лекарство

Огромните успехи на синтетичната биология през последните години са отразени в разработването на технологии за производство на терапевтични протеини, които вече се използват широко в клиниката. На първо място, това се отнася за антитуморните антитела, с помощта на които е възможно ефективно лечение на редица онкологични заболявания.

Сега се появяват все повече и повече нови противотуморни протеинови лекарства. Пример за това е лекарство лактаптин, създаден в ICBFM SB RAS на базата на фрагмент от един от основните протеини на човешкото мляко. Изследователите са установили, че този пептид предизвиква апоптоза(„самоубийство“) на клетки от стандартна туморна клетъчна култура – ​​аденокарцином на човешката гърда. С помощта на методите на генното инженерство са получени редица структурни аналози на лактаптин, от които е избран най-ефективният.

Тестовете върху лабораторни животни потвърждават безопасността на лекарството и неговата антитуморна и антиметастатична активност срещу редица човешки тумори. Вече е разработена технологията за производство на лактаптин в субстанция и лекарствена форма и са произведени първите експериментални партиди от лекарството.

Терапевтичните антитела все повече се използват за лечение на вирусни инфекции. Специалисти от ICBFM SB RAS успяха да създадат хуманизирано антитяло срещу вируса на кърлежовия енцефалит с помощта на методи на генното инженерство. Лекарството е преминало всички предклинични тестове, което доказва неговата висока ефективност. Оказа се, че защитните свойства на изкуственото антитяло са сто пъти по-високи от тези на търговския препарат на антитяло, получен от донорски серум.

Нарушение на наследствеността

Откритията през последните години разшириха възможностите на генната терапия, която доскоро изглеждаше като научна фантастика. Технологии геномно редактиране, базирани на използването на РНК-протеиновата система CRISPR/Cas, могат да разпознават определени ДНК последователности и да въвеждат прекъсвания в тях. По време на "ремонт" ( репарации) такива разстройства могат да бъдат коригирани чрез мутации, отговорни за заболяванията, или могат да бъдат въведени нови генетични елементи за терапевтични цели.

Редактирането на гени отваря перспективата за радикално решение на проблема с генетичните заболявания чрез модифициране на генома чрез ин витро оплождане. Фундаменталната възможност за целенасочени промени в гените на човешкия ембрион вече е доказана експериментално и създаването на технология, която гарантира раждането на деца без наследствени заболявания, е задача на близкото бъдеще.

Използвайки геномно редактиране, можете не само да „поправите“ гени: този подход може да се използва за борба с вирусни инфекции, които са устойчиви на конвенционална терапия. Става дума за вируси, които интегрират своя геном в клетъчните структури на тялото, където той е недостъпен за съвременните антивирусни лекарства. Тези вируси включват HIV-1, вируси на хепатит B, папиломавируси, полиомавируси и редица други. Системите за редактиране на генома могат да дезактивират вирусна ДНК вътре в клетката, като я нарязват на безобидни фрагменти или въвеждат инактивиращи мутации в нея.

Очевидно е, че използването на системата CRISPR/Cas като средство за коригиране на човешките мутации ще стане възможно едва след като бъде подобрена, за да се гарантира високо нивоспецифичност и широк набор от тестове. В допълнение, за успешна борба с опасни вирусни инфекции е необходимо да се реши проблемът с ефективното доставяне на терапевтични средства до целевите клетки.

Първо имаше стволова клетка

Една от най-бързо развиващите се области в медицината е клетъчна терапия. Водещите страни вече провеждат клинични изпитвания на клетъчни технологии, разработени за лечение на автоимунни, алергични, онкологични и хронични вирусни заболявания.

В Русия, пионерска работа по създаването на терапевтични средства, базирани на стволови клеткии клетъчни ваксини са извършени в Института по фундаментална и клинична имунология на Сибирския клон на Руската академия на науките (Новосибирск). В резултат на изследванията са разработени методи за лечение на рак, хепатит В и автоимунни заболявания, които вече са започнали да се прилагат в клиниката експериментално.

Проектите за създаване на банки от клетъчни култури от пациенти с наследствени и онкологични заболявания за тестване на фармакологични лекарства станаха изключително актуални в наши дни. В Новосибирския научен център такъв проект вече се изпълнява от междуинституционален екип под ръководството на проф. С. М. Закиян. Специалисти от Новосибирск са разработили технологии за въвеждане на мутации в култивирани човешки клетки, което води до клетъчни модели на заболявания като амиотрофична латерална склероза, болест на Алцхаймер, спинална мускулна атрофия, синдром на дълъг QT и хипертрофична кардиомиопатия.

Разработване на методи за производство от конвенционални соматични клетки плурипотентно стъбло, способен да се превърне във всяка клетка на възрастен организъм, доведе до появата на клетъчно инженерство, което прави възможно възстановяването на увредените структури на тялото. Технологиите за производство на триизмерни структури за клетъчно и тъканно инженерство на базата на биоразградими полимери се развиват изненадващо бързо: съдови протези, триизмерни матрици за отглеждане на хрущялна тъкан и конструиране на изкуствени органи.

Така специалисти от ICBFM SB RAS и Националния медицински изследователски център на името на. E. N. Meshalkina (Новосибирск) разработи технология за създаване на протезни кръвоносни съдове и сърдечни клапи с помощта на електропредене. С помощта на тази технология могат да се получат влакна с дебелина от десетки нанометри до няколко микрона от полимерен разтвор. В резултат на серия от експерименти беше възможно да се изберат продукти с изключителни физически характеристики, които сега успешно преминават предклинични тестове. Поради тяхната висока био- и хемосъвместимост, такива протези в крайна сметка се заменят от собствените тъкани на тялото.

Микробиомът като обект и субект на терапия

Към днешна дата геномите на много микроорганизми, които заразяват хората, са добре проучени и дешифрирани. Изследванията се провеждат и върху сложни микробиологични общности, които са постоянно свързани с хората - ​ микробиоми.

Местните учени също са направили значителен принос в тази област на изследване. Така специалисти от Държавния научен център по вирусология и биохимия „Вектор“ (Колцово, Новосибирска област) първи в света дешифрираха геномите на вирусите на Марбург и едра шарка, а учените от Института по химична биология и микробиология на Сибирският клон на Руската академия на науките дешифрира геномите на вируса на кърлежовия енцефалит, причинителят на борелиозата, пренасяна от кърлежи, разпространена в Руската федерация. Изследвани са и микробните общности, свързани с различни видове опасни за хората кърлежи.

Днес в развитите страни се работи активно, насочено към създаване на средства за регулиране на микробиома на човешкото тяло, предимно на храносмилателния му тракт. Както се оказа, здравословното състояние до голяма степен зависи от състава на чревния микробиом. Вече съществуват методи за въздействие върху микробиома: например обогатяването му с нови терапевтични бактерии, използването на пробиотици, които благоприятстват размножаването на полезни бактерии, както и прием на бактериофаги (бактериални вируси), които селективно убиват „вредните” микроорганизми.

Напоследък работата по създаването на терапии, базирани на бактериофаги, се засили в целия свят поради проблема с разпространението на устойчиви на лекарства бактерии. Русия е една от малкото страни, където е разрешено използването на бактериофаги в медицината. В Руската федерация има промишлено производство на лекарства, разработени още през съветско време, и за да се получат по-ефективни бактериофаги, е необходимо те да се подобрят и този проблем може да бъде решен чрез методи на синтетична биология.

Той се решава в редица изследователски организации на Руската федерация, включително ICBFM SB RAS. Институтът характеризира фаговите препарати, промишлено произведени в Руската федерация, дешифрира геномите на редица бактериофаги и създава колекция от тях, която включва уникални вируси, обещаващи за използване в медицината. Клиниката на института работи върху механизми за предоставяне на персонализирана грижа за пациенти, страдащи от бактериални инфекции, причинени от резистентни към лекарства микроорганизми. Последните възникват по време на лечението на диабетно стъпало, както и в резултат на рани от залежаване или следоперативни усложнения. Разработват се и методи за коригиране на нарушенията в състава на човешкия микробиом.

Съвсем нови възможности за използване на вирусите се откриват във връзка със създаването на технологии за получаване на интелигентни системи със силно избирателно действие върху определени клетки. Ние говорим за онколитични вируси, способен да инфектира само туморни клетки. Няколко такива вируса вече се използват експериментално в Китай и САЩ. Работа в тази област се извършва и в Русия с участието на специалисти от московски и новосибирски изследователски организации: IMB RAS, SSC VB „Вектор“, Novosibirsk State University и ICBFM SB RAS.

Бързото развитие на синтетичната биология дава основание да очакваме през следващите години важни открития и появата на нови биомедицински технологии, които ще избавят човечеството от много проблеми и ще направят възможно реалното управление на здравето, а не само лечение на наследствени и „придобити“ заболявания.

Обхватът на изследванията в тази област е изключително широк. Вече наличните джаджи не са просто играчки, а наистина полезни устройства, които ежедневно предоставят на човек необходимата информация за контрол и поддържане на здравето. Новите технологии за бързо задълбочено изследване позволяват да се предвиди или своевременно да се открие развитието на заболяване, а персонализираните лекарства, базирани на „умни“ информационни биополимери, ще решат радикално проблемите с борбата с инфекциозните и генетични заболявания в много близко бъдеще.

Литература

Бризгунова О. Е., Лактионов П. П. Извънклетъчни нуклеинови киселини в урината: източници, състав, използване в диагностиката // Acta Naturae. 2015. Т. 7. № 3(26). стр. 54-60.

Власов В.В., още две имена и др. В допълнение към здравето. Минало, настояще и бъдеще на антисенс технологиите // НАУКА от първа ръка. 2014. Т. 55. № 1. С. 38-49.

Власов В. В., Воробиев П. Е., Пишни Д. В. и др. Истината за фаготерапията или напомняне на лекаря и пациента // НАУКА от първа ръка. 2016. Т. 70. № 4. С. 58-65.

Власов В.В., Закиян С.М., Медведев С.П. „Редактори на генома“. От „цинкови пръсти“ до CRISPR // НАУКА от първа ръка. 2014. Т. 56. № 2. С. 44-53.

Лифшиц Г. И., Слепухина А. А., Суботовская А. И. и др., Измерване на параметрите на хемостазата: инструментариум и перспективи за развитие // Медицинска технология. 2016. Т. 298. № 4. С. 48-52.

Richter V. A. Човешкото мляко е източник на потенциален лек за рак // НАУКА от първа ръка. 2013. Т. 52. № 4. С. 26-31.

Kupryushkin M. S., Pyshnyi D. V., Stetsenko D. A. Фосфорил гуанидини: нов тип аналози на нуклеинови киселини // Acta Naturae. 2014. Т. 6. № 4(23). С. 116-118.

Наседкина Т. В., Гусева Н. А., Гра О. А. и др. Диагностични микрочипове в хематологичната онкология: приложения на масиви с висока и ниска плътност // Mol Diagn Ther. 2009. Т. 13. N. 2. С. 91-102.

Пономарьова A. A., Morozkin E. S., Rykova E. Y. et al. Динамични промени в циркулиращите нива на miRNA в отговор на антитуморна терапия на рак на белия дроб // Експериментално изследване на белия дроб. 2016. Т. 42 N. 2. С. 95-102.

Воробьева М., Воробьев П. и Вениаминова А. Многовалентни аптамери: универсални инструменти за диагностични и терапевтични приложения // Молекули. 2016. V. 21 N. 12. P. 1612-1633.

Екологичната криза е етап на взаимодействие между обществото и природата, при който противоречията между икономиката и екологията се изострят до краен предел, както и възможността за поддържане на потенциална хомеостаза, т.е. способността за саморегулиране на екосистемите в условията на антропогенно въздействие. , е сериозно подкопана.

Екологичната криза не е неизбежен и естествен продукт на научно-техническия прогрес, тя се предизвиква както у нас, така и в други страни по света от комплекс от причини от обективно и субективно естество, сред които не последно място заемат от консуматорското и често хищническо отношение към природата, пренебрегването на основните екологични закони.

Намирането на изход от глобалната екологична криза е най-важният научен и практически проблем на нашето време. Хиляди учени, политици и практици от всички страни по света работят върху неговото разрешаване. Задачата е да се разработи набор от надеждни антикризисни мерки, които да позволят активно да се противодейства на по-нататъшното влошаване на околната среда и да се постигне устойчиво развитие на обществото. Опитите за решаване на този проблем само с едно средство, например технологично (пречиствателни станции, безотпадни технологиии др.), са фундаментално неверни и няма да доведат до необходимите резултати. Преодоляването на екологичната криза е възможно само при условие на хармонично развитие на природата и човека и премахване на антагонизма между тях. Това е постижимо само въз основа на прилагането на „триединството на естествената природа, обществото и хуманизираната природа” по пътеките устойчиво развитиеобщество. интегриран подход за решаване на екологични проблеми.

63. Биотехнологиите и бъдещето на човечеството

В 21 век биологията е лидер на природните науки. Това се дължи преди всичко на увеличаването на неговите практически възможности, неговата програмна роля в селскостопанската, медицинската, екологичната и други сфери на дейност, способността да решава най-важните проблеми на човешкия живот и в крайна сметка дори да определя съдбата на човечеството (в връзка с перспективите на биотехнологиите, генното инженерство) и др. П. Една от най-важните форми на връзка между съвременната биология и практиката е биотехнологията. Биотехнология - технологични процеси, осъществявани с помощта на биологични системи - живи организми и компоненти на жива клетка. С други думи, биотехнологията се занимава с това, което е възникнало биогенно. Биотехнологията се основава на най-новите постижения на много клонове на съвременната наука: биохимия и биофизика, вирусология, физикохимия на ензимите, микробиология, молекулярна биология, генно инженерство, селекционна генетика, химия на антибиотиците, имунология и др. Самият термин „биотехнология“ е ново: стана широко разпространено през 70-те години, но хората се занимаваха с биотехнологии в далечното минало. Някои биотехнологични процеси, базирани на използването на микроорганизми, са били използвани от хората от древни времена: при печене, приготвяне на вино и бира, оцет, сирене, по различни начини обработка на кожи, растителни влакна и др. Съвременните биотехнологии се основават основно на култивиране на микроорганизми (бактерии и микроскопични гъби), животински и растителни клетки и методи на генно инженерство. Основните направления на развитие на съвременните биотехнологии са медицинските биотехнологии, агробиотехнологиите и екологичните биотехнологии. Най-новият и важен клон на биотехнологиите е генното инженерство. Медицинските биотехнологии се делят на диагностични и терапевтични. Диагностичните медицински биотехнологии от своя страна се делят на химични (определяне на диагностични вещества и параметри на техния метаболизъм) и физични (определяне на характеристиките на физическите процеси в организма). Химичните диагностични биотехнологии се използват в медицината отдавна. Но ако по-рано те бяха сведени до определяне на вещества с диагностична стойност в тъканите и органите (статичен подход), сега се разработва динамичен подход, който позволява да се определят скоростите на образуване и разпадане на веществата, които представляват интерес, дейността на ензими, които извършват синтеза или разграждането на тези вещества и др. В допълнение, съвременната диагностика разработва методи на функционален подход, с помощта на които е възможно да се оцени влиянието на функционалните влияния върху промените в диагностичните вещества и , следователно, за идентифициране на резервните възможности на тялото. В бъдеще ще се увеличи ролята на физическата диагностика, която е по-евтина и по-бърза от химическата диагностика и се състои в определяне на физико-химичните процеси, лежащи в основата на живота на клетката, както и физични процеси (топлинни, акустични, електромагнитни и др. .) на ниво тъкан, органно ниво и тялото като цяло. На базата на този вид анализ, в рамките на биофизиката на сложните биологични системи, ще бъдат разработени нови методи на физиотерапия, ще се изясни значението на много т. нар. алтернативни методи на лечение, техники на традиционната медицина и др. Биотехнологията се използва широко във фармакологията. В древността животински, растителни и минерални вещества са били използвани за лечение на пациенти. От 19 век. Във фармакологията синтетичните химикали са широко разпространени и от средата на 20 век. и антибиотици - специални химикали, които се произвеждат от микроорганизми и могат да имат селективно токсичен ефект върху други микроорганизми. В края на 20в. фармаколозите се обърнаха към отделни биологично активни съединения и започнаха да съставят оптималните им състави, както и да използват специфични активатори и инхибитори на определени ензими, чиято същност е да заменят патогенната микрофлора с микрофлора, която не е вредна за човешкото здраве (използването на микробен антагонизъм). Биотехнологиите помагат в борбата на съвременната медицина срещу сърдечно-съдови заболявания (предимно атеросклероза), рак, алергии като патологично нарушение на имунитета (способността на организма да защитава своята цялост и биологична индивидуалност), стареене и вирусни инфекции (включително СПИН). По този начин развитието на имунологията (науката, която изучава защитните свойства на тялото) допринася за лечението на алергиите. При алергиите организмът отговаря на въздействието на определен алерген с прекомерна реакция, която уврежда собствените клетки и тъкани в резултат на подуване, възпаление, спазъм, нарушения на микроциркулацията, хемодинамика и др. Имунология, като изучава клетките, които извършват имунния отговор (имуноцити), позволява създаването на нови подходи за лечение на имунологични, онкологични и инфекциозни заболявания. Хората все още не знаят как да лекуват СПИН и лекуват лошо вирусните инфекции. Химиотерапията и антибиотиците, които са ефективни срещу бактериални инфекции, са неефективни срещу вируси (например, причинителите на SARS). Предполага се, че тук ще бъде постигнат значителен напредък благодарение на развитието на имунологията, молекулярната биология на вирусите, по-специално изследването на взаимодействието на вирусите с техните специфични клетъчни рецептори. Биотехнологичните методи се използват за производство на витамини, диагностични инструменти за клинични изследвания (тест системи за лекарства, лекарства, хормони и др.), биоразградими пластмаси, антибиотици и биосъвместими материали. Нова зонабиоиндустрия - производство на хранителни добавки. Селскостопански и екологични биотехнологии. През 20 век се проведе „зелена революция“ - чрез използването на минерални торове, пестициди и инсектициди беше възможно да се постигне рязко увеличаване на производителността на културите. Но сега са ясни и неговите негативни последици, например насищането на храната с нитрати и пестициди. Основната задача на съвременните агробиотехнологии е преодоляване на негативните последици от „зелената революция“, микробиологичен синтез на продукти за растителна защита, производство на фуражи и ензими за производство на фуражи и др. В същото време акцентът е върху биологичните методи за възстановяване плодородието на почвата, биологичните методи за борба с вредителите по културите и прехода от монокултури към поликултури (което увеличава добива на биомаса от единица площ земеделска земя), отглеждане на нови високопродуктивни с други полезни свойства(например устойчивост на суша или соленост) на сортовете култивирани растения. Хранителните култури служат като суровина за хранително-вкусовата промишленост. Биотехнологиите се използват при производството на хранителни продукти от растителни и животински суровини, тяхното съхранение и кулинарна обработка, в производството на изкуствени храни (изкуствен хайвер, изкуствено месо от соеви зърна, чиито зърна са богати на пълноценен протеин), в производството на храна за животни от продукти, получени от водорасли и микробна биомаса (например получаване на фуражна биомаса от микроби отглеждане на масло). Тъй като микроорганизмите са изключително разнообразни, микробиологичната индустрия ги използва за производството на различни продукти, например ензимни препарати, които се използват широко в производството на бира, алкохол и др. Биотехнологията е един от най-важните начини за решаване на екологични проблеми. Те се използват за унищожаване на замърсяването на околната среда (например пречистване на вода или почистване на петролно замърсяване), за възстановяване на разрушени биоценози (тропически гори, северна тундра), възстановяване на популациите на застрашени видове или аклиматизиране на растения и животни в нови местообитания. Така с помощта на биотехнологиите се решава проблемът с разработването на замърсени територии с растителни видове, устойчиви на това замърсяване. Например през зимата градовете използват минерални соли за борба със снежните преспи, които убиват много видове растения. Някои растения обаче са устойчиви на соленост и са в състояние да абсорбират цинк, кобалт, кадмий, никел и други метали от замърсени почви; Разбира се, те са за предпочитане в условия големи градове. Развъждането на сортове растения с нови свойства е една от областите на екологичната биотехнология. Важни области на екологичните биотехнологии са ресурсната биотехнология (използване на биосистеми за разработване на минерални ресурси), биотехнологична (използваща бактериални щамове) преработка на промишлени и битови отпадъци, пречистване на отпадъчни води, дезинфекция на въздуха, генно инженерство екологични биотехнологии. Биотехнологиите се използват успешно в някои „екзотични“ отрасли. По този начин в много страни микробната биотехнология се използва за подобряване на нефтения добив. Микробиологичните технологии са изключително ефективни при получаването на цветни и благородни метали. Ако традиционната технология включва печене, което освобождава голямо количество вредни газове, съдържащи сяра, в атмосферата, то при микробната технология рудата се прехвърля в разтвор (микробно окисление), след което чрез електролиза от нея се получават ценни метали. Използването на метанотрофни бактерии може да намали концентрацията на метан в мините. А за домашния въгледобив проблемът с метана от въглищните мини винаги е бил един от най-острите: според статистиката, поради експлозии на метан в мини, всеки 1 милион тона добити въглища отнема живота на един миньор. Ензимните препарати, създадени по биотехнологични методи, се използват широко в производството на прахове за пране, в текстилната и кожарската промишленост. Космическата биология и медицина изучават моделите на функциониране на живи организми, предимно човешки, в космоса, космически полети и престой на други планети и тела на Слънчевата система. Едно от важните направления в тази област е развитието на космическите биотехнологии - затворени биосистеми, предназначени да функционират в условията на продължителен космически полет. Подобна система, създадена от местната наука, е в състояние да осигури жизнената активност на космонавтите в продължение на 14 години. Това е напълно достатъчно за реализиране на космическата мечта на човечеството - полет до най-близките планети на Слънчевата система, предимно до Марс. Така съвременните биотехнологии са изключително разнообразни. Неслучайно 21в. често наричана ерата на биотехнологиите. Най-важният клон на биотехнологиите, който отваря най-зашеметяващите перспективи пред човечеството, е генното инженерство.